Sammensetning og arbeidsprinsipp for PEM Hydrogen Production Electrolyzer

Proton Exchange Membrane (PEM) vannelektrolyseTeknologi har fordelene med lavt DC -strømforbruk, høy strømtetthet, lite elektrolyzervolum, høyt driftstrykk og differensialtrykkdrift, bredt strømjusteringsområde, etc. Det har god tilpasningsevne til vindkraft og fotovoltaisk kraft med store svingninger, og har utviklet seg raskt de siste årene.

DePEM Electrolyzerer kjernedelen av PEM -vannelektrolysehydrogenproduksjonsenheten. De viktigste komponentene inkluderer kompresjonsplater, bipolare plater, gassdiffusjonslag, anoder og katoder, ogMembranelektrodeenheter（MEA）. Ved å forstå materialene og funksjonene til komponentene i PEM-elektrolyzer, kan vi utdype vår forståelse av denne banebrytende teknologien og dens rolle innen ren energi.

Sammensetning avPEM Electrolyzer

Navnene på komponentene til PEM Electrolyzer fra topp til bunn er:

Bolt, kompresjonsplate, isolasjonslag,bipolar plate, isolasjonsgummiring, titannett (2 lag),Titan følte, membranelektrode, titanfilte, titannett (2 lag), isolasjonsgummiring, elektrodeplate, isolasjonslag, kompresjonsplate

1. KOMPRESSJONSPLATE

Kompresjonsplaten er laget av aluminiumslegering og brukes til å fikse hele elektrolyzer.

2. Insulation Rubber Ring

Den neste under trykkplaten er isolasjonsgummiringen, som har isolasjons- og tetningsegenskaper.

3.Bipolar plate (BPP)

Den bipolare platen (BPP) er en flat separator (med et metallnett eller skjermlaminat eller en tykk metallskillelse med etset strømningsfeltkanaler) som brukes til å matche strømforsyningsspenningen ved å stable flere elektrolytiske celleenheter i serie. Separate tilstøtende enheter og lage elektroniske tilkoblinger. Det må ha lav motstand og høy mekanisk og kjemisk stabilitet, væskedistribusjon og høy termisk ledningsevne, da det også bidrar til å fremme varmeoverføring.

Titan anses generelt som et topp moderne materiale på grunn av dens utmerkede styrke, lave resistivitet, høy termisk ledningsevne og lav hydrogenpermeabilitet. Imidlertid er titan utsatt for korrosjon, spesielt på anodesiden, der potensialet kan overstige 2V, noe som resulterer i overflateoksydakkumulering, noe som øker kontaktmotstanden og reduserer termisk ledningsevne. For å unngå dette, kan et tynt platinabelegg påføres for å redusere overflatemotstanden.

4.Silicone Ring

Dette er en silikonring med tetnings- og fluidtransportegenskaper.

5.Gas diffusjonslag (GDL)

Gassdiffusjonslaget, eller strømoppsamler GDL eller PTL, fungerer som en elektronisk leder mellom MEA og BPP, og sikrer effektiv masseoverføring av væske og gass mellom elektroden og BPP.

Ved anoden transporteres flytende vann fra kanalene til BPP gjennom strømoppsamleren til katalysatorlaget på membranen, hvor vann blir dekomponert i oksygen og protoner, og oksygenet som produseres her diffunderer i strømningskanalen i motsatt retning gjennom den nåværende samleren.

Ved katoden transporteres flytende vann og hydrogen fra membranen til kanalene til BPP gjennom den nåværende samleren. Elektroner starter fra katalysatorlaget på anodesiden, passerer gjennom den nåværende samleren og BPP, og når deretter katodesiden. I PEM -elektrolysere må andre materialer brukes fordi anodepotensialet er høyt nok til å oksidere karbonmaterialer. Titan er vanligvis valget av anodestrøm samler.

6.Membrane Electrode Assembly (MEA)

MEA består av en proton-ledende membran, som er belagt med porøse elektrokatalysatorlag på både anoden og katodesidene. Det er kjernekomponenten til elektrolyzer. Vann dekomponeres i gassformig hydrogen og oksygen under virkning av elektrisk strøm. Ved anoden oksideres vann til oksygen og protoner. De hydratiserte protonene vandrer deretter til katoden. Elektroner strømmer til katoden gjennom en ekstern krets.

Ved katoden får protoner elektroner og reduseres til å danne hydrogen. Iridiumoksid anses generelt for å være den mest avanserte katalysatoren i PEM -vannelektrolyse. Blant enkeltovergangsoksider har RUO2 den høyeste OER -aktiviteten, men er ustabil under elektrolyzerforhold. IRO2 er litt mindre aktiv enn RUO2, men har fordelen av høyere korrosjonsmotstand.

Arbeidsprinsipp for PEM Electrolyzer

Vann kommer inn i den bipolare platen fra vanninntaket, kommer deretter inn i gassdiffusjonslaget og kommer til slutt inn i protonutvekslingsmembranen. Ved å legge inn strøm og spenning blir vann dekomponert i protoner H+ og to O2- ved å kontakte protonutvekslingsmembranen til elektroden. O2- mister elektronene e- for å danne O2.

De tapte elektronene når katoden gjennom kretsen, og H+ når katoden gjennom protonmembranen, hvor den kombineres med elektroner for å danne H2.

Anoden produserer oksygen og katoden produserer hydrogen. Oksygenet som produseres ved anoden sendes ut gjennom anodetrøret, mens hydrogenet som produseres ved katoden sendes ut gjennom katodetrøret, og deretter går opp til vanngassseparatoren for å danne gass.